烟草损伤信号分子机制及其相关基因表达的研究进展

植物在遭受机械损伤或食草动物伤害时,体内的信号应答防御系统立即被激活,从而激活防御相关基因的表达,达到自我保护的目的。信号分子如系统素、系统素糖肽前体物质,是茄科植物中具有信号传导功能的一类多肽,在损伤信号传导方面起着重要的作用。近年来,对系统素家族以及茉莉酸等信号传导方面的研究有了很大的进展,本文着重对烟草中的主要损伤信号分子进行系统的阐述,并且对损伤后烟草相关基因的表达变化做了简单的归纳与分析,旨在为烟草的抗虫性、烟叶的储存与加工等方面的研究提供参考。     

家蚕 Fhx/P25 基因的一种新的转录模式分析研究

家蚕 Fhx/P25 蛋白是丝素蛋白的主要成分之一,过去报道只在家蚕后部丝腺特异的转录表达 . 通过对大规模的家蚕 EST 序列分析发现, Fhx/P25 基因不仅在家蚕后部丝腺高效转录,而且在家蚕幼虫五龄第三天的卵巢组织及其他组织也有转录;分析还发现 Fhx/P25 基因在丝腺和卵巢组织中有不同的转录起始位点,在卵巢组织中的转录起始位点比在丝腺中的至少要提前 115 bp 左右 . 用 RT-PCR 和 FQ-PCR 进一步验证,以上分析结果均正确 . 分析还发现 Fhx/P25mRNA 存在选择性拼接 . 以上结果表明 Fhx/P25 基因并不是组织特异转录基因,它的转录表达存在复杂的调控机制,可能还有其他功能 .     

家蚕免疫相关基因和信号途径的鉴定和比较分析

家蚕Bombyx mori是一种重要的经济昆虫, 在中国约有5 000年的驯化历史。家蚕分子免疫学方面的最新研究已经初步勾勒出其先天免疫的轮廓。本研究基于更新的家蚕基因组数据, 通过与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum基因组的比较分析, 鉴定了家蚕21个免疫相关基因家族的218个基因, 其编码产物包括模式识别受体、信号传导因子、效应分子和氧化防御相关的酶类。尽管信号传导因子的序列分化较大, 但系统进化分析显示它们在不同昆虫间呈明显的直系同源关系。相反, 与识别、调制和效应因子相关的基因的序列保守性更高, 但是这些基因家族明显缺乏直系同源基因, 由此推测这些基因是由物种特异的基因复制机制产生的。结果提示家蚕拥有与其他昆虫相同的免疫应答调控的分子机制, 而且家蚕同样可以通过基因复制及其序列分化等方式调节防御策略。     

家蚕先天免疫基因 Bmimd 的克隆、表达及序列分析

昆虫的先天免疫应答由一组基因通过级联网络调控实现。果蝇 Drosophila 免疫缺陷(immune deficiency, imd)基因在体液免疫信号传递途径中起着重要的作用。我们利用生物信息学方法进行电子克隆,成功地找到了 imd 基因在家蚕 Bombyx mori 中的同源体,命名为 Bmimd。该基因全长1 092 bp,由 4 个外显子和 3 个内含子组成,开放阅读框(open reading frame, ORF)长 750 bp,编码 250 个氨基酸,预测蛋白质分子量为 28.6 kD。Bmimd 序列中含有一个致死结构域,经聚类分析表明该结构域与哺乳动物的受体相互作用蛋白(receptor interacting protein, RIP)相似。将该基因亚克隆到 PET-50b 载体进行原核表达,表达出了带有 2 个 6×His tag 和 1 个 Nus·Tag 标签的重组蛋白。Western blotting 结果表明 Bmimd 蛋白在 5 龄 4 天家蚕的头、脂肪体 、生殖腺、表皮和中肠中都有表达,但丝腺中没有检测到表达。     

家蚕胚胎发育时期的RNA干涉研究

通过导入特定基因的dsRNA特异性地关闭该基因的功能,由此产生的现象为RNA干涉.为在家蚕胚胎发育时期建立有效的RNAi技术体系,在前人的基础上以家蚕第三白卵基因Bmwh3为材料,建立了有效的RNAi技术体系,结果表明,成功诱导第三白卵突变表型的有效注射时间为产卵后8 h内,wh3dsRNA的有效浓度须大于2.0 g/L.在发育胚胎的第三天注射wh3dsRNA,同样可诱导第三白卵突变的另一表型——半透明蚁蚕,根据实验结果初步推测,Bmwh3不仅参与眼色素和卵浆液膜色素前体的转运,还可能参与胚胎体壁色素前体的转运.     

家蚕chi、gluE和fruA基因与微生物相应基因的同源性及基因水平转移初探

通过对家蚕(Bombyxm mori)大规模EST的分析,发现家蚕的chi、gluE和fruA基因分别与微生物的相应基因存在高度的氨基酸序列同源性,且进化关系很近,但与线虫(Caenorhabditis elegans)、果蝇(Drosophila melanogaster)、按蚊(Anopheles gamble)以及家蚕近缘昆虫的类似基因之间的相似性却非常低。这表明它们可能分别与微生物的同源基因具有共同的祖先,即微生物的基因水平转移给了家蚕,进化途径不属于垂直遗传。     

家蚕氨肽酶和类钙粘蛋白与苏云金芽孢杆菌Cry1Ac毒素相互作用

苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis生产的晶体毒素被广泛用作农林害虫的杀虫剂。鳞翅目昆虫受体蛋白是阐明其与晶体毒素相互作用的重要模式。文中纯化了苏云金芽孢杆菌的晶体毒素蛋白,质谱鉴定为Cry1Ac毒素,然后重组表达家蚕氨肽酶N (BmAPN6) 和类钙粘蛋白 (CaLP) 结合结构域。利用免疫共沉淀、Far-Western印迹和酶联免疫吸附试验,证明Cry1Ac毒素蛋白和BmAPN6之间的相互作用。在Sf9细胞中,对Cry1Ac毒素的细胞毒活性分析,表明BmAPN6参与Cry1Ac毒素诱导的细胞形态异常和裂解死亡。文中也利用相同的方法,对钙粘蛋白的3个结合位点CR7、CR11和CR12进行相互作用分析,结果表明3个重复结构域是CaLP的Cry1Ac结合位点。上述结果表明,BmAPN6和CaLP可作为Cry1Ac毒素致病的功能性受体,为进一步揭示晶体毒素的致病机制和基因编辑增强家蚕抗病性提供了研究靶标。     

家蚕氨肽酶 (BmAPN5) 与黑胸败血芽孢杆菌伴孢晶体 (PC) 毒素相互作用

氨肽酶N(APN)属于锌金属肽酶M1(Peptidase_M1)家族的成员,不仅参与蛋白水解过程,而且也作为毒素受体参与病原微生物的致病过程。家蚕氨肽酶家族含有16个成员,其中BmAPN4结合黑胸败血芽孢杆菌产生的伴孢晶体(PC)毒素,为研究该基因家族其他成员是否与PC毒素结合,参与其致病过程。本文克隆家蚕中肠特异表达的氨肽酶家族成员BmAPN5基因,全长3 313 bp,编码953个氨基酸,含有1个锌金属肽酶M1和ERAP1_C结构域。构建原核表达载体,表达和纯化获得可溶性GST-BmAPN5重组蛋白。Far-Western blotting、免疫共沉淀和ELISA等实验结果表明BmAPN5和活化的PC毒素相互结合。通过构建BmAPN5细胞转染载体,转染Sf9细胞系,与PC毒素共孵育,导致细胞形态改变和裂解死亡;同时,乳酸脱氢酶含量测定结果 (LDH)表明BmAPN5参与PC毒素致病过程,导致细胞裂解死亡,使细胞培养基中的乳酸脱氢酶升高。上述结果表明BmAPN5作为一种功能性受体,PC毒素与其相互作用,参与了病原物的致病过程,为进一步揭示病原微生物黑胸败血芽孢杆菌与宿主相互作用的致病机制研究奠定了基础。     

植物ABC和MATE转运蛋白与次生代谢物跨膜转运

植物产生大量的次生代谢物,不但对植物自身适应性具有极其重要的作用,而且有着巨大的实用价值。次生代谢物的跨膜转运是植物次生代谢工程研究的一个新兴领域。ABC（ATP-binding cassette）和MATE（multidrug and toxin extrusion）转运蛋白与生物体内多种物质的跨膜转运有关,在植物次生代谢物的运输过程中均发挥着重要作用。文章主要综述了ABC和MATE转运蛋白在植物次生代谢物跨膜转运中的研究进展。